DE946323C

DE946323C - Method for joining two turned parts made of different metallic materials

Info

Publication number: DE946323C
Application number: DESCH6593A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Wil Rabenau
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1951-05-13
Filing date: 1951-05-13
Publication date: 1956-07-26

Description

Verfahren zum Verbinden zweier Drehteile aus verschiedenen metallischen Werkstoffen Um Drehteile für Maschinen oder Bauzwecke ohne Zuhilfenahme besonderer Halteglieder, beispielsweise von Maschinenelementen, fest miteinander zu verbinden, kann von einem Aufschrumpfen Gebrauch gemacht werden. Es sind auch andere Verfahren, beispielsweise ein An- oder Umgießen oder Löten sowie ein Aufplattieren, bekannt. Beim Schrumpfen werden durch vorübergehende Temperaturunterschiede bewirkte Maßänderungen vorteilhaft zur Erzeugung einer festen Haftung bzw. Verbindung ausgenutzt. Dabei wird in der Regel so verfahren, daß der eine Teil des späteren Verbundkörpers erhitzt oder der andere Teil unterkühlt oder auch beide Maßnahmen zugleich angewendet wurden.Method for connecting two turned parts made of different metallic materials Materials To turn parts for machines or construction purposes without the help of special To firmly connect holding members, for example of machine elements, to one another, Shrink-fitting can be used. There are also other methods for example casting on or around or soldering and plating are known. When shrinking, there are dimensional changes caused by temporary temperature differences advantageously used to produce a firm bond or connection. Included the procedure is usually such that one part of the later composite body is heated or the other part was hypothermic or both measures were used at the same time.

Es ist ferner nicht mehr neu, zum Einschrumpfen einen Hilfskörper zu verwenden, dessen genügend große Metallmasse einen zu raschen Temperaturausgleich verhindert. Der vorteilhaft aus einzelnen Segmenten bestehende Hilfskörper wird vor dem Unterkühlen oder Erwärmen in den Körper eingesetzt, der mit einem anderen Körper durch Schrumpfung verbunden werden soll. Erst dann erfolgt die Erwärmung bzw. Unterkühlung: .It is also no longer new, an auxiliary body for shrinking to use, whose metal mass is large enough to compensate for temperature too quickly prevented. The auxiliary body, which advantageously consists of individual segments, is before hypothermia or heating inserted into the body that with another Body through Shrinkage is to be connected. Only then does it take place the warming or subcooling:.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die bisherigen Schrumpfverfahren nicht mit Sicherheit allen Beanspruchungen gewachsen sind und daß bei Verbundkörpern, die einem Wechsel in der Temperatur, beispielsweise einer Wiedererwärmung, unterworfen sind, eine Lockerung der Verbindung entstehen kann.It has been shown, however, that the previous shrinking methods do not are sure to withstand all stresses and that in the case of composite bodies, which are subject to a change in temperature, for example rewarming loosening of the connection may occur.

Die -Erfindung befaßt sich mit einem gegenüber den bisher allgemein angewendeten Maßnahmen wesentlich einfacheren Verfahren zum Zustandebringen fester, einwandfreier Verbindungen zwischen Drehteilen aus verschiedenen metallischen Werkstoffen, vorzugsweise für Lagerzwecke oder auch allgemein für gleitende Maschinenteile, insbesondere für Kolben von Brennkraftmaschinen. Durch die Erfindung wird so z. B. die Aufgabe gelöst, Verbundkolben oder Verbundlager herzustellen, ohne daß bei einem Wiedererwärmen der vorerwähnte Nachteil des Lockerwerdens sich zeigt.The invention is concerned with an opposite of the previous general applied measures much simpler procedures to bring about solid, perfect connections between turned parts made of different metallic materials, preferably for storage purposes or also generally for sliding machine parts, in particular for pistons of internal combustion engines. The invention is such. B. the task solved to produce composite pistons or composite bearings without rewarming the aforementioned disadvantage of loosening becomes apparent.

Die guten Gleiteigenschaften von Grauguß hallen immer wieder veranlaßt, Kolben durchzubilden, deren Schaft aus diesem Werkstoff besteht, während die übrigen Teile des Kolbens, wie der Ringteil, -der Kolbenkopf und die Kolbenbolzenaugen, aus Leichtmetall gefertigt sein sollten, um das Gewicht des Kolbens herabzusetzen. Auf- recht mannigfache Art und Weise sind diese aus zwei verschiedenen Metallen bestehenden Teile bisher miteinander verbunden worden. Die dabei angewendeten Maßnahmen und Mittel haben jedoch keineswegs vollauf befriedigt, weil der Kolben entweder zu schwer wurde oder seine Lebensdauer noch nicht' groß genug gemacht werden konnte, um praktisch von Bedeutung zu sein. Es ist zwar schon gelungen, durch Anwendung bestimmter An- oder Aufgußverfahren unter Verwendung von Zwischenschichten in Verbindung mit der Nutzbarmachung der Schrumpfwirkung Verbundkolben zu erzeugen, die dem gesteckten Ziel bereits näher kommen. Jedoch sind die Herstellungskosten nach diesem Verfahren noch zu hoch.The good sliding properties of gray cast iron cause again and again To form pistons whose shaft is made of this material, while the rest Parts of the piston, such as the ring part, the piston head and the piston pin bosses, should be made of light metal to reduce the weight of the piston. In quite a variety of ways these are made of two different metals existing parts have so far been connected to each other. The measures used and means, however, have by no means fully satisfied because of the piston either became too heavy or its lifespan could not yet be made 'long enough, to be of practical importance. It has already succeeded, through application certain pouring or pouring methods using intermediate layers in conjunction with the utilization of the shrinkage effect to produce composite pistons, which the plugged Already getting closer to the goal. However, the manufacturing cost is by this method still too high.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, däß Lagerwerkstoffe ohne ausreichende Schmierfilme bei einer bestimmten Belastung zum Fressen auf der rotierenden Welle neigen und nützt die Erkenntnis des Zustandekommens einer solchen für Lagerzwecke nachteiligen Wirkung vorteilhaft für die Herstellung einer festen und sicheren Verbindung zwischen zwei verschiedenartigen metallischen Drehteilen aus.The invention is based on the fact that bearing materials without sufficient lubricating film at a certain load for seizure on the rotating Wave incline and uses the knowledge of the creation of such for storage purposes adverse effect beneficial for establishing a firm and secure connection between two different types of metallic turned parts.

Erfindungsgemäß ;führt einer der beiden Drehteile, während "diese in axialer Richtung ihre endgiz@tige -Lage zueinander einnehmen oder nachdem sie -diese Lage eingenommen haben, beim Aufschrumpfen gegenüber dem anderen Drehteil eine D-rehbewegüng aus.According to the invention, one of the two rotating parts leads, while "this in the axial direction take their final position to each other or after they -took this position when shrinking on the other rotating part a twisting motion.

»Jm das. Verfahren durchzuführen, werden die beideri'sich drehenden Teile.: so mit Untermaß daß der eine'Teil über den anderen nur bei -Vorhandensein eines Temperaturunterschiedes geschoben werden kann. Die Erwärmung richtet sich nach dem jeweils verwendeten metallischen Werkstoff und wird im Falle der Verschweißung zwischen Grauguß und Leichtmetall bei etwa Zoo bis 35o° C gewählt. Einer der beiden Drehteile ist vorzugsweise gegen Verdrehung gesichert. Hierzu dient vorteilhaft eine verstellbare Reibungs- oder Rutschkupplung oder - auch die Anordnung von Schei#stiften. Beim Überschreiten eifies bestimmten Drehmomentes wird die Relativbewegung der beiden Teile aufgehoben.“In order to carry out the. Procedure, the two will turn Parts .: so undersized that one part over the other only when it is present a temperature difference can be pushed. The warming is directed depending on the metallic material used and is used in the case of welding Chosen between gray cast iron and light metal at about zoo to 35o ° C. One of both Rotary parts are preferably secured against rotation. This is advantageous an adjustable friction or slip clutch or - also the arrangement of disks. When a certain torque is exceeded, the relative movement of the two Parts canceled.

Die Erfindung ist an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert, das im Schema das Aufschrumpfen zweier zylindrischer Teile veranschaulicht. In einem Drehbankfutter a ist ein aus Leichtmetall bestehender Kolbeninnenteil b für eirW, Brennkraftmaschine festgehalten und mittels Kolbenbolzen c gegen Verdrehen gesichert. Eine aus Grauguß bestehende Hülse d, die mit dem Innenteil b unlösbar verbunden werden soll, ist in einer Büchse e untergebracht, die beheizt wird. Zur Beheizung dienen elektrische Widerstandskörper f. Die Büchse e ist an einem Drehbankreitstock g befestigt, der sich längs des Drehbankbettes in axialer Richtung zur Kolbenachse verschieben läßt.The invention is based on the embodiment shown in the drawing explained, which illustrates the shrink-fitting of two cylindrical parts in the scheme. In a lathe chuck a, a piston inner part b made of light metal is for eirW, internal combustion engine held and by means of piston pin c against rotation secured. A gray cast iron sleeve d, which is inseparable from the inner part b is to be connected is housed in a socket e, which is heated. To the Electrical resistance bodies are used for heating. The bushing e is on a lathe tailstock g attached, which extends along the lathe bed in the axial direction to the piston axis can move.

Beim Erwärmen weitet sich die Graugußhülse d zunächst auf und läßt sich daher bequem über den kalten Kolbeninnenteil b schieben, der in drehende Bewegung versetzt wird. Beim Abkühlen und damit erfolgtem Wärmeübergang auf den Kolbeninnenteil b wächst der Anpreßdruck zwischen den beiden Schrumpfteilen b und d immer mehr mit zunehmender Abnahme der Schrumpftemperatur, so daß die Graugußhülse d auf dem Teil b immer fester aufsitzt.When heated, the gray cast iron sleeve d initially expands and can therefore be easily pushed over the cold inner piston part b, which is set in rotating motion. During cooling and the resulting heat transfer to the piston inner part b, the contact pressure between the two shrink parts b and d grows more and more as the shrinkage temperature decreases, so that the gray cast iron sleeve d sits more firmly on part b.

Zu der dabei entstehenden Schrumpfverbindung wird aber durcludie drehende Relativbewegung der beiden Teile zueinander zusätzlich noch eine metallische Verbindung infolge des Zerreißens"des Oxydfilms hinzutreten, so daß eine wesentlich festere Verbindung der beiden miteinander zu verbindenden Teile eintritt als beim ruhenden Aufeinanderschrumpfen. Die Verbindung erfolgt nach der Zerstörung des Oxydfilms durch Fressen und führt zu einem Verschweißen. Das Drehmoment - steigt dabei sehr stark an. Durch-- eine Schwungmasse h kann jedoch die von der Drehbank abzugebende lebendige Kraft wesentlich gesteigert werden. Bei Übersteigen eines bestimmten Drehmomentes löst eine Kupplung i die Festhaltevorrichtung der Graugußhülse d. Die Kupplung kann als Schlupfkupplung ausgebildet sein oder auch als Brechkupplung wirken, wobei die vorspringenden Haltezapfen k am Graugußteil d abscheren. Die Auslösung der Kupplung muß dabei so eingestellt sein, daß die einwandfreie Bindung auf dem gesamten Umfang außer durch Schrumpfen auch durch Festfressen gewährleistet wird.To the resulting shrink connection, however, there is a rotating one Relative movement of the two parts to each other also a metallic connection as a result of the tearing of the oxide film, so that a much stronger one Connection of the two parts to be connected occurs than when it is at rest Shrinking to one another. The connection takes place after the oxide film has been destroyed by fretting and leads to welding. The torque - increases a lot strong. A centrifugal mass h can, however, be used to transfer the living force can be increased significantly. When a certain torque is exceeded a clutch i releases the retaining device of the gray cast iron sleeve d. The clutch can be designed as a slip clutch or act as a breakaway clutch, the Shear off the protruding retaining pin k on the gray cast part d. The release of the clutch must be set in such a way that the binding is flawless over the entire circumference is guaranteed not only by shrinking but also by seizing.

Die Büchse e, die die aufzuschweißende Hülse d umfaßt, dient als Ofen. Die Beheizung kann auf jede beliebige bekannte Art und Weise, vorzugsweise, wie erwähnt, elektrisch oder durch Gas erfolgen. Der aufzuschrumpfende Teil kann auch in einem besonderen Ofen, getrennt von der Vorrichtung zum Verbinden der beiden Teile, angewärmt werden.The sleeve e, which includes the sleeve d to be welded on, serves as a furnace. The heating can be in any known manner, preferably such as mentioned, be done electrically or by gas. The part to be shrunk can also in a special oven, separate from the device to connect of the two parts.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for connecting two turned parts from different metallic materials with one another by shrinking them on, characterized in that that one of the two rotating parts, while -this is its final one in the axial direction Take up position to each other or after they have taken up this position, when shrinking executes a rotary movement with respect to the other rotating part.

2. The method according to claim i, characterized in that when a certain torque is exceeded the relative movement of the two parts is canceled, for example by a self-releasing clutch. Publications considered: German Patent No. 686 21q ..